第2章天然资源

第二章地球资源与人类文明

资源是指维持生命和生活所必需和经常利用的物质，包括空气、水、陆地、森林、矿产、能源等。人人都在利用或接触资源，人类对地球资源的需要不断增加。地球资源的开发和利用，为人类文明进程提供了必要的物质基础。目前，世界人口的快速增长及其对未来发展的影响仍然是人类面临的主要问题，其中人口增长过快对资源的影响尤其使人类面临严峻的挑战。人口规模的增长影响了环境和可再生资源的可持续性世界正面临着对于维持生态统和人类生存至关重要的可再生资源的骤减诸如森林退化、土地荒漠化、水资源枯竭和生物多样性减少等问题。目前，世界各国所消耗的能源中常见能源

占绝大多数，尤其是石油和天然气的消耗量已

占全世界能源消耗量的70％左右。这些矿物燃料储量有限，又污染环境，没有发展前途。开发清洁可再生能源等新能源势在必行2.1天然资源种类2.1.1矿产资源是国家经济建设的一个重要支柱

矿产资源:指在地质作用过程中形成并赋存于地壳内（地表或地下）的有用的矿物或物质集合体，其质和量适合于工业要求，并在现有的社会经济和技术条件下能够被开采和利用的自然资源。矿产资源是一种非常重要的非再生性自然资源，是人类社会赖以生存和发展的不可缺少的物质基础。它既是人们生活资料的重要来源，又是极其重要的社会生产资料。英国最大铜矿矿产资源基本特点：可耗竭性、不可更新性矿产资源分类：依其组成成分可分为

95％以上的能源、80％以上的工业原料、100％的化肥与部分农药原料，以及几乎全部的建筑材料都来自矿产资源。我国目前已发现168种矿产，其中已探明储量的151种，资源总量比较丰富，矿种齐全，是世界上少数几个资源大国之一。金属矿产和非金属矿产金属矿产利用

黑色金属铁是世界上发现较早、利用最广的金属，是钢铁工业的基本原料。

海底开采示意图大型铲斗挖泥船系统

有色金属铜具有良好的导电和导热性能，延展性好，耐腐蚀性强，并易于铸造，用于电气、建筑、运输、机械制造、军事等工业。

稀土元素和稀有金属广泛用于冶金、石油化工、玻璃陶瓷、磁性材料、电子工业、原子能工业、电光源、医药、轻纺、建材以及农业等部门。在超导技术方面的应用前景正日益扩大。

黄金是人类最早发现和使用的贵金属。大量用作硬通货、储备、装饰及珠宝首饰，在工业上也有广泛用途，近年来在空间、电子等尖端技术领域用量日增。2.1.2生物资源生物资源：指生长在自然界中的能够直接或间接被人类利用的动植物总称。动物资源植物资源随着社会经济的发展，人类对生物资源的需求随之改变，但它们在人类经济与文化生活中的重要性及其价值，并没有任何消减；相反还在不断地提高，特别是那些珍稀品种。生物资源分类：目前，一些种类的生物资源由于人类的过度开采和栖息环境的改变而日趋减少，有的濒于灭绝，这一现象已引起人类的极大关注。石貂

我国拥有温带—亚热带—热带广阔气候地域的丰富的生物资源。国家森林面积

(平方公里)人均占有量

（平方米）木材蓄积量

（立方米）人均蓄积量

（立方米）森林覆盖率

（％）中国1．25×l0611338.09×10107．113．9(前)苏联7．65×l06----------732.5×1010---------------------加拿大-----------154984-----------350．0----------日本-------------------------------------------68．0但是由于滥砍乱伐，不仅森林资源遭受破坏，以森林为主要栖息地的生物也损失惨重。

据报道，我国有4600种高等植物和400种

野生动物濒临灭绝的边缘。

为了永续利用，造福后代，各国政府和人民正在采取有效措施，保护人类共同的财富——生物资源。中国是世界上生物资源最为丰富的国家之一，有责任做好保护、研究和利用的工作，为人类作出贡献。

2.1.3水资源

水资源：指由降水形成的能循环再生的并有可能被利用的地表及地下径流。

水是氢和氧的简单化合物。水是氢和氧的简单化合物。生命起源于水中，同样，生物的生理过程也离不开水。地球上水的总量大约有14亿立方千米，广泛分布于大气圈、水圈、岩石圈和生物圈中，其中97.5%是海水而人类生存所需的淡水绝大部分储藏于冰和地下水中。由于淡水与人口分布的不一致，从而造成人均淡水资源数量上的巨大差别，特别是在中东和非洲长期存在严重缺水的危机，尽管如此，一些地区的水资源仍然受到人类污染的威胁这已成为制约经济发展的一个重要因素。水的利用

我国水资源的一大特点:

分布极不均匀：南多北少，沿海多内陆少山地地区多，平原地区少耕地面积占全国64.6％的长江以北地区仅有全国水资源的20％；有近31％的国土为干旱区(年降雨量在250毫米以下)。

2.1.4土地资源土地即地球陆地的表面部分，它是人类生活和生产的主要空间场所。土地组成：

气候、地貌岩石、土壤、植被和水文等自然要素共同作用下形成的自然综合体也是人类生产劳动的产物。土地资源是一种“综合”的自然资源，具有一切农业自然资源的属性，是人类社会最基本的生产资料与劳动对象。中国土地特点：山地多，平地少，干旱、高寒区域大，耕地发展受限制；人均耕地少，人地矛盾尖锐。土地资源的开发利用必须进行深度和广度的开发，变资源高耗型为节约型，改粗放经营为集约经营，从而建立以节地为基础的资源节约型的集约化开发利用体系。土地资源开发利用的主要对策：1、挖掘耕地资源潜力，加强以水利建设为中心的农田基本建设；改造中低产田，提高耕地等级；建立一批国家级商品粮生产基地。2、积极开发宜农荒地资源。3、综合开发山地丘陵资源。4、加强开发海洋滩涂资源。2.1.5气候资源

气候资源组成：包括光、热、水、风与大气成分作用：是人类生产和生活必不可少的主要自然资源，在一定的技术和经济条件下为人类提供物质和能量。人类利用气候资源方式：1、直接利用，即作为能源与物质的直接利用。例如利用太阳能、风能发电、供热、作为机械动力，利用空气制氧、制氮等；2、间接利用，利用绿色植物同化二氧化碳和水，固定太阳能，生产有机物质等。中国有丰富的气候资源，但因强盛的季风气候和复杂多样的地形，增大了气候资源分布的时空差异，而且资源质量差别悬殊。问题：1、什么是能源资源？太阳能有几种利用方式？试举例说明。2、请论述未来人类如何充分地利用天然资源。能源资源：指为人类提供能量的天然物质。2.1.6能源资源组成：煤、石油、天然气、水能等，也包括太阳能、风能、生物质能、地热能、海洋能、核能等新能源。能源资源是一种综合的自然资源。

纵观社会发展史，人类经历了柴草能源时期、煤炭能源时期和石油天然气能源时期，目前正向新能源时期过渡，并且无数学者仍在不懈地为社会进步寻找开发更新更安全的能源，可以相信能源的多元时代即将来临。

目前人们能利用的能源仍以煤炭、石油、天然气为主在世界一次能源消费结构中，这三者的总和约占93%左右。1、石油、天然气

石油泛指各种天然形成的可燃性液态碳氢化合物，常含有氧、氮、石蜡及硫等组分。

在自然界中，与石油共生的常有天然气。

天然气也是非常重要的能源，其成因，开采和利用与石油相似。石油天然气的利用素有“工业的血液”之称，是当今世界最重要的动力能源，又是近代有机化工的重要合成原材料。提炼油品过程中回收矿物腊和硫，炼油剩余物如石油焦可以作电极，沥青是重要的建筑材料。汽车、轮船和飞机的问世，使石油作为内燃机燃料，有了新的和广泛的用途。除汽油以外，石油是煤油、粗柴油、润滑油、残渣燃料油、沥青和石蜡的来源。

石油、天然气不仅有广泛的工业用途，而且石化产品在人们的生常中也被大量地使用着，装点着人们的家庭。造型各异不同种类的家用电器、箱包器皿、生活用具乃至储存着丰富信息的软盘几乎没有一样离得开石化产品。2、煤人类开发利用煤炭的历史悠久，早在2000多年前的我国春秋战国时期，就已用煤作燃料。18世纪60年从英国开始的产业革命，使能源结构发生第一次革命性变化从生物质能转向了矿物能源，既由木炭转向了煤炭。至今煤炭仍是人类最重要的能源之一。1990年世界一次能源消费构成中，煤27.3%，仅次于石油，居第二位。化工原料中的3/5、民用商品能源中的4/5都来自煤炭。我国煤炭资源丰富，储量居世界之首，主要分布在华北和东北地区。煤的利用

煤既是动力燃料，又是化工和制焦炼铁的原料，素有“工业粮食”之称。众所周知，工业界和民间常用煤做燃料以获取热量或提供动力,世界历史上，揭开工业文明篇章的瓦特蒸汽机就是由煤驱动的。此外，还可把燃煤热能转化为电能进而长途输运，火力发电占我国电结构的比重很大，也是世界电能的主来源之一。煤燃烧残留的煤矸石和灰渣可作建筑材料。煤还是重要的化工材料。炼焦、高温干馏制煤气是煤最为重要的化工应用，还用于民间和制造合成氨原料；低灰、低硫和可磨性好的品种还可以制造多种碳素材料。水不仅可以直接被人类利用，它还是能量的载体。太阳能驱动地球上水循环，使之持续进行。地表水的流动是重要的一环，在落差大、流量大的地区，水能资源丰富。3、水能

随着矿物燃料的日渐减少，水能是非常重要且前景广阔的替代资源。目前世界上水力发电还处于起步阶段。挪威一半以上的能源靠水电和薪柴河流、潮汐、波浪以及涌浪等水运动均可以用来发电。太阳能的直接转换利用被认为是可持续发展的世界能源系统的基石，这首先是因为可获得的太阳能数量巨大，穿过大气层到达地球表面的太阳辐射能密度为4.8千瓦·时／平方米。地球接受的全部太阳能超过目前人类能源总消耗能量的3万倍。其次所谓“阳光普照大地”，太阳能比其他任何能源分布更加广泛，便于以不同的规模普遍开发利用。太阳能的利用方式主要可分为热利用、光利用和光化学利用三类。4、太阳能

在水的沸点(100℃)以下运行，可用于供应热水、采暖、制冷和烹调。这些方面的能耗虽然看来量小且分散，但在发达国家中约占能源消耗量的1／3，在发展中国家中所占比例更高。

（1）太阳能的热利用

所用设备有平板式太阳能集热器、真空管集热器、箱式太阳灶具等，一般固定安装，维护方便，3年左右即可回收投资。以色列65％以上的家庭装有太阳能热水器，首都特拉维夫的普及率几乎达100％。太阳能灶具在许多发展中国家的农村地区得到应用，如印度即有10万多个太阳灶。改进建筑物的设计或朝向，利用阳光采暖和制冷可使能源需求减少80％以上。建造太阳能暖房可以种植蔬菜和花卉，烘干食品。阳光也可以用来发电。比较常见的光电池是硅电池，它能将13%-20%的日光能转化为电能。许多电子计算器和其他小型电子仪器现在已经采用太阳能电池供电人造卫星和宇宙飞船更是主要依靠太阳能电池来提供电力。（2）太阳能的光利用但是阳光在达到地面以前要经过大气的反射、散射和吸收，能量损失较大，加上阴天、昼夜变化和雨雪等降水过程的影响，目前地面上利用日光发电受到一定限制。（3）太阳能的光化学利用无论是生物质能、风能，还是水力、温差和潮汐能，归根结底都是太阳能的转化形式。即使矿物燃料，也是通过生物的化石形式保存下来的亿万年以前的太阳能。太阳能不仅不会造成污染，而且取之不尽、用之不竭，是最廉价的能源。

目前，虽然风能发电还不到全世界电力生产量的1%，但它却是全球增长最快的能源之一。1981—1991年的10年间风电装机容量扩大了150倍。1992年全世界风电装机容量达到2652兆瓦，相当于两座大型核电站的装机容量。在可再生能源中风能提供的电力仅次于水电。5、风能

风能是太阳能的一种转换形式，是一种重要的自然能源。鉴于风能利用的良好前景，国际上已在风轮机设计制造技术、功率储存技术方面展开激烈竞争。美国风力发电公司和电力研究所合作研制成功多速风力涡流机，1991年底已在旧金山湾东部运转，平均风速为27.5千米/小时，发电成本仅为5美分／千瓦·小时。这家公司声称：“我们已经可以在经济上与传统的矿物燃料技术进行竞争，这意味着在世界上风最大的地方不久便会出现风车林立的壮观景象”。地热资源在地球上的分布相当广泛，但很不均匀。按其本身特性，地热资源可分为以下4类：6、地热能利用地热需要解决地下有毒气体释放、结垢、腐蚀以及回灌等可能出现的问题。*岩浆*周围没有液体的热干岩*地压*地热水(蒸汽)

地热资源按其利用特点可分为：*低焓(30-150℃)地热资源*高焓(150℃以上)地热资源地热的利用最常用的是地热水淋浴，占总利用量的1/3以上，其次是地热水养殖和种植约占20%，地热采暖约占13%，地热能工业利用约占2%。利用地热能，占地很少，无废渣、粉尘污染，用后的弃（尾）水既可综合利用，又可回注到地下储层，达到增加压力、保护储层、保护地热资源的双重目的。据美国地热资源委员会（GRC）1990年的调查，世界上18个国家有地热发电，总装机容量5827.55兆瓦，装机容量在100兆瓦以上的国家有美国、菲律宾、墨西哥、意大利、新西兰、日本和印尼。我国的地热资源也很丰富，但开发利用程度很低。主要分布在云南、西藏、河北等省区。除以上利用外，从热水中还可提取盐类、有益化学组分和硫磺等。7、生物质能

我们知道，燃烧薪柴等生物质的能源会造成烟尘的污染。在农村到处可以看到许多生物质的废弃物，如人畜粪便、秸秆、杂草和不能食用的果蔬，等等。将这些废弃物收集起来，经过细菌发酵可以产生沼气，用沼气做燃料和照明，就可以有效地解决燃料问题。沼气具有很高的热值，燃烧后生成二氧化碳和水，不污染空气，不危害农作物和人畜健康；生成沼气的原料本身就是各种废弃物，用来生成沼气后可以大大减少垃圾的数量。

*秸秆作优化能源使用*合理开发利用农作物秸秆*秸秆还田作肥料秸秆作饲料*秸秆作燃料*纺织及建筑原料秸秆资源的情况及利用现状（以上海为例）:秸秆资源8、海洋能

潮汐的发生是地球受月球和太阳引力的影响而引起的涨潮时海水向岸边冲去，落潮时又退回海中，每天有规律地往复运动。受海岸、港湾地形的影响，海面的高度在高潮和低潮时有很大差别。如杭州湾潮差高达8.93米，是我国潮差最大的地方。潮汐的涨落是海水在作大规模的流动，其中蕴含着巨大能量，既可以用来推动机械装置，又可以用来发电。海水中储存着大量的以热能形式保存的太阳能，主要表现为海水表层和深层间的温差。因为水的沸点与气压有关，如果建造一个装置，用抽真空的方法使表层的海水在20摄氏度时汽化，并推动汽轮机，再将深层的冷水提上来使蒸汽冷却，如此周而复始，就可以发电了。除这种方法外，还可以用低沸点的流体如丙烷和氨来作为热机的工作介质。法国已经建成了世界上第一座温差发电站，发电容量为14,000千瓦。9、核能

铀在自然界中有三种放射性同位素：U235、U238、U234，在衰变过程中放出热量。在军事上铀主要用来制造核武器和核动力燃料。铀的和平用途十分广泛，其中最主要的是用作核电反应堆的燃料。

由于核电具有发电成本低、对环境污染小和安全等优点，世界各国，尤其是工业发达的国家和地区都大力发展核电，估计到2000年核电将达到世界总发电量的25%左右。我国已建成秦山、大亚湾核电站，目前还有多处正在筹建。人类社会发展过程的每一阶段，都在不同的深度和广度上依赖于自然资源，在人类文明发展史上曾经建起了一座座里程碑。一方面古文明依然璀璨，建筑和艺术一直是人们关注的焦点；一方面新技术层出不穷，机器的发明和发展推动了工业革命的成功。

2.2资源的文明应用

人类的日常生活也离不开各种各样的自然资源，日常生活用品和服饰都是取材于自然，无不体现着时代文明的气息。

除以上这些应用外，首饰更体现了人类对美的追求，这些取材于自然的宝玉石几乎伴随了整个人类历史。

随着人类不断地利用自然资源，已经造成了资源的危机，为此，越来越多的人们开始认真地研究它，以期望维持资源的可持续性利用。

●古文明

依据人们对自然资源的开发能力，我们可以衡量出某一时期社会发展的程度。而某一历史时期的生产工具往往又体现了当时人们对自然资源的开发能力。历史考古学认为，人类古代文明可以划分为石器时代、铜器时代、铁器时代，每一个时代的工具与社会生产、生活水平密切相关。同时，各种古货币也是以稀缺资源为代表的。

另外，战争往往是历史转折的关键要素，为战争目的而制造的兵器也直接取材于自然，各式各样的古代兵器无不凝聚着古人的智慧。每一次战争结束，又有化兵器为鼎的传统，于是鼎又成为象征国泰民安的标志。资源的危机

人类的生产和生活目前还离不开矿物燃料和金属矿藏，它们在地壳中的含量都是有限的，开采多少储量就减少多少，开采的速度越快减少的速度也越快。某些使用过的废旧金属可以回收并重复利用，但能重复利用的程度有限，根本不能取代新开采的需要；矿物燃料则用一点更是就少一点，无法重复利用。土地资源的过度利用和利用不当，已经造成了严重的土地退化，使一些土地永久的失去农牧业的生产力。淡水的不足以及淡水的分布与人口的分布的不一致，造成了人均淡水资源数量上的巨大差别，从而危及人类的生存。生物资源中部分物种消失正在威胁着整个生物的生态系统。资源的可持续性利用

目前，人类已经逐步认识到资源的危机这一现实，并在通过不断的努力来解决日益加重的资源危机。人类通过不断的开发新能源来解决能源问题，通过对矿产资源的深加工和再利用来解决矿产问题，通过保护生物资源来维持生态的平衡，通过节约用水和治理污染来保持水的正常循环等等。总之，人类正通过自身的努力保护着我们共同的家园--地球，从而维持自身生存和发展的需要。补充：海洋资源的利用

当今世界，科学技术高度发达，文明进程不断加快，但人类所赖以生存的地球却面临着一系列的难题:能源短缺；占世界一半以上的贫困国家和地区人口爆炸，导致饥饿危机加深；全球各地气候异常，自然灾害频仍；环境污染严重，人类生存条件日趋恶化等。如何才能使人类摆脱困境，寻找到一个新的更适合现代人的理想场所或解决方法呢?近年来，国外陆续有人提出种种充满想像力同时也不乏现实可行的良策，其中之一便是开发海洋，在蔚蓝色的海洋中建造海洋家园。海上城市按照美国著名的气象学家和海洋学家斯皮尔豪斯博士的设想，未来的海上城市将是高度发达、高度工业化的新型的人类活动社区，海上城市周围的海底将是大片的海底农场和海底油田。海底农场和海底油田将供给海上城市以粮食、农副产品，为城市中的工厂企业提供初级原材料，给整座城市提供必要的动力能源。

海上城市将为那些对人类来说是必不可少，但同时又会造成严重生态污染的工业门类提供一个广阔的发展空间。为方便起见，海上城市将尽量建在离繁华的世界商业贸易大都市不远的海面上，同时又保持一定的距离，以减少空气污染、水质污染以及噪声等。

海上城市的水电供应将实现自给自足：采用太阳能电池和波浪发电、风力发电、海上温差发电等方式供电，采用海水淡化或净化方式供应淡水。海上城市也不会给海洋带来污染，城市开设的环境净化处理工厂可处理废污水，并将粪便、生活垃圾加工成压缩肥料，运回陆上施肥，以确保海洋环境的净化。海底居所世界上第一座海底居住室“海中人”号，于1962年9月6日在法国的里维埃拉附近海域60米深处试验成功，一名潜水员在海底生活了26小时。同年9月14日，法国的“大陆架”I号海底居住室被沉放在马赛港附近10米深的海底，2名潜水员在居住室里生活了7天。海底居住室的居民吃用的食品是陆地上人们很难吃到的特制食品，这些特制食品大部分是按比例配制好的含有高热量、营养丰富的干冻、速冻食物，便于贮存。食用时，只要从冰箱里把这些食品拿出放在生活室的炉灶上掺入一定量的水，过一刻钟左右就可享用了。海底居住室还备有救生系统，遇上恶劣的天气和海况